CN105185422B - 一种测量冗余棒位检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测量冗余棒位检测装置，该装置包括：用于产生信息采集控制指令的上位机；包括N个棒位探测器并利用N个棒位探测器中能正常工作的M个棒位探测器分别对核反应堆中控制棒的深度位置进行探测的棒位探测装置；其中，N为不小于2的整数，M为大于1并且小于或等于N的整数；与上位机和棒位探测装置均连接的并将根据M个探测信号得到的M个深度位置信息上传至上位机的通讯装置。本申请解决了现有技术中由于唯一的棒位探测器出现故障而导致整套检测装置无法继续对棒位信息进行检测的问题，提高了棒位检测装置的可靠性；并且本申请得到的棒位数据误差更小，更具参考意义。

Description

一种测量冗余棒位检测装置

技术领域

本发明涉及棒位检测技术领域，特别涉及一种测量冗余棒位检测装置。

背景技术

目前，核反应堆工作时需要通过调节控制棒插入的深度来对链式反应的速率进行控制，以尽量保证核反应堆的可控性，由此需要对控制棒的棒位信息进行严格的检测。

然而，现有棒位检测装置中唯一的棒位探测器在使用一段时间后容易出现故障，导致无法对控制棒的深度位置进行检测，降低了棒位检测装置的可靠性，严重影响了核反应堆的安全性；另外，单一的棒位探测器本身存在固有误差，导致其探测到的深度位置可能存在较大误差，从而进一步降低了整套检测装置的可靠性。

综上所述可以看出，如何提高棒位检测装置的可靠性，以提高核反应堆的安全性是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测量冗余棒位检测装置，提高了棒位检测装置的可靠性，从而提高了核反应堆的安全性。其具体方案如下：

一种测量冗余棒位检测装置，包括：

用于产生信息采集控制指令的上位机；

包括N个棒位探测器并利用所述N个棒位探测器中能正常工作的M个棒位探测器分别对核反应堆中控制棒的深度位置进行探测的棒位探测装置；其中，N为不小于2的整数，M为大于1并且小于或等于N的整数；

与所述上位机和所述棒位探测装置均连接的并将根据M个探测信号得到的M个深度位置信息上传至所述上位机的通讯装置。

优选的，每一个所述棒位探测器上还均设有：

用于当该棒位探测器正常工作时才发出亮光的工作指示灯；

用于当该棒位探测器无法正常工作时才发出亮光的故障指示灯。

优选的，每一个所述棒位探测器还均包括：

用于计算所述控制棒下落时间的落棒时间计算模块。

优选的，所述通讯装置通过RS422总线与所述上位机连接，所述N个棒位探测器均通过支持热插拔的CAN总线与所述通讯装置连接。

优选的，每一个所述棒位探测器上还均设有：

用于对该棒位探测器的通电状态和断电状态进行切换的独立电源开关。

优选的，所述通讯装置包括：

用于通过所述RS422总线获取所述信息采集控制指令，并根据所述信息采集控制指令，产生探测器控制信号的CPU处理器；

与所述CPU处理器连接的用于根据所述探测器控制信号产生相应的探测器激励信号，并将所述探测器激励信号传输至所述M个棒位探测器以控制所述M个棒位探测器获取所述M个探测信号的探测器激励模块；

通过所述CAN总线与所述棒位探测装置连接的用于对所述M个探测信号进行一级信号处理，得到初次处理信号，并将所述初次处理信号传输至所述CPU处理器，以利用所述CPU处理器对所述初次处理信号进行二级信号处理得到所述M个深度位置信息的信号处理模块。

优选的，所述信号处理模块包括：

用于对所述M个探测信号进行信号放大处理的差分放大器；

与所述差分放大器连接的用于对所述差分放大器输出的信号进行滤波处理的带通滤波器；

与所述带通滤波器连接的用于对所述带通滤波器输出的信号波形进行均方根值计算的有效值转换芯片；

与所述有效值转换芯片连接的用于对所述有效值转换芯片输出的信号进行模数转换处理，并将模数转换处理后得到的数字信号传输至所述CPU处理器的模数转换电路。

优选的，所述探测器激励模块包括：

与所述CPU处理器连接的用于获取所述CPU处理器产生的包含有频率控制信号和电流控制信号的所述探测器控制信号，并在所述频率控制信号、所述电流控制信号以及采样反馈信号的共同控制下，产生特定波形的信号发生器；

与所述信号发生器连接的用于对所述特定波形进行滤波处理的滤波电路；

与所述滤波电路连接的用于根据所述滤波电路输出的信号，输出相应的正弦交流恒流信号，并将所述正弦交流恒流信号作为所述探测器激励信号输出至所述M个棒位探测器的恒流源电路；

分别与所述恒流源电路和所述信号发生器连接的用于对所述正弦交流恒流信号进行实时信号采样，以得到相应的电流采样信号，并将所述电流采样信号作为所述采样反馈信号反馈至所述信号发生器的采样反馈电路。

优选的，所述通讯装置还包括：

与所述棒位探测装置连接的用于对所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量进行统计的统计模块；

与所述统计模块连接的用于当所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于预设数值时，生成报警提示信息的报警提示装置。

优选的，所述报警提示装置包括：

用于当所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于所述预设数值时，生成相应的提示信息，并将所述提示信息发送到所述上位机的信息生成单元；

用于当所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于所述预设数值时，向外界发出语音报警信息的语音报警单元。

本发明中，测量冗余棒位检测装置包括上位机、棒位探测装置和通讯装置，其中，棒位探测装置包括N个棒位探测器，并且可利用上述N个棒位探测器中能正常工作的M个棒位探测器分别对控制棒的深度位置进行探测，得到M个探测信号，进而通过通讯装置将根据上述M个探测信号得到的M个深度位置信息上传至上位机，其中，N为不小于2的整数，M为大于1并且小于或等于N的整数。由此可见，本发明中的棒位探测装置包括多个棒位探测器，在实际的检测应用中，可利用上述多个棒位探测器中的某几个能正常使用的棒位探测器来获取相应的探测信号；当棒位探测装置中的某一棒位探测器出现故障后，依旧可以利用棒位探测装置中其他能正常工作的棒位探测器来进行正常的监测工作，从而解决了现有技术中由于唯一的棒位探测器出现故障而导致整套检测装置无法继续对棒位信息进行检测的问题，提高了棒位检测装置的可靠性；另外，本发明通过采用多个能正常工作的棒位探测器来完成检测工作，相应的得到多个深度位置信息，相对于现有技术中只能获取单一深度位置信息的情况，本发明最终得到的棒位数据误差更小，更具参考意义。综上所述，本发明提高了棒位检测装置的可靠性，从而提高了核反应堆的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种测量冗余棒位检测装置结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种具体的测量冗余棒位检测装置结构示意图；

图3为本发明实施例公开的另一种具体的测量冗余棒位检测装置结构示意图；

图4为本发明实施例公开的又一种具体的测量冗余棒位检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种测量冗余棒位检测装置，参见图1所示，该装置包括：

用于产生信息采集控制指令的上位机11；

包括N个棒位探测器并利用N个棒位探测器中能正常工作的M个棒位探测器分别对核反应堆中控制棒的深度位置进行探测的棒位探测装置12；其中，N为不小于2的整数，M为大于1并且小于或等于N的整数；

与上位机11和棒位探测装置12均连接的并将根据M个探测信号得到的M个深度位置信息上传至上位机11的通讯装置13。

本实施例中的通讯装置13均与上位机11和棒位探测装置12连接，通讯装置13可获取上位机11产生的信息采集控制指令，在该指令的控制下，通讯装置13可获取上述能正常工作的M个棒位探测器所探测到的M个探测信号，然后根据上述M个探测信号相应的得到M个深度位置信息，并将上述M个深度位置信息上传至上位机11。

本发明实施例中，测量冗余棒位检测装置包括上位机、棒位探测装置和通讯装置，其中，棒位探测装置包括N个棒位探测器，并且可利用上述N个棒位探测器中能正常工作的M个棒位探测器分别对控制棒的深度位置进行探测，得到M个探测信号，进而通过通讯装置将根据上述M个探测信号得到的M个深度位置信息上传至上位机，其中，N为不小于2的整数，M为大于1并且小于或等于N的整数。由此可见，本发明实施例中的棒位探测装置包括多个棒位探测器，在实际的检测应用中，可利用上述多个棒位探测器中的某几个能正常使用的棒位探测器来获取相应的探测信号；当棒位探测装置中的某一棒位探测器出现故障后，依旧可以利用棒位探测装置中其他能正常工作的棒位探测器来进行正常的监测工作，从而解决了现有技术中由于唯一的棒位探测器出现故障而导致整套检测装置无法继续对棒位信息进行检测的问题，提高了棒位检测装置的可靠性；另外，本发明实施例通过采用多个能正常工作的棒位探测器来完成检测工作，相应的得到多个深度位置信息，相对于现有技术中只能获取单一深度位置信息的情况，本发明实施例最终得到的棒位数据误差更小，更具参考意义。综上所述，本发明实施例提高了棒位检测装置的可靠性，从而提高了核反应堆的安全性。

本发明实施例公开了一种具体的测量冗余棒位检测装置，参见图2所示，相对于上一实施例，本实施例中每一个棒位探测器上还均可以设有：用于当该棒位探测器正常工作时才发出亮光的工作指示灯，以及用于当该棒位探测器无法正常工作时才发出亮光的故障指示灯，这样的设计有利于技术人员直观地判断出某个棒位探测器是否出现故障。

进一步的，每一个棒位探测器还均可以包括用于计算控制棒下落时间的落棒时间计算模块，该落棒时间计算模块具体可以包括计算器，能够计算出控制棒下落过程的时间。

本实施例中，通讯装置13可以通过RS422总线(RS422，即平衡电压数字接口电路的电气特性)与上位机11连接，棒位探测装置12中的N个棒位探测器均可以通过支持热插拔的CAN总线(CAN，即Controller Area Network，控制器局域网络)与通讯装置13连接。

另外，每一个棒位探测器上还均可以设有用于对该棒位探测器的通电状态和断电状态进行切换的独立电源开关。由于本实施例中CAN总线支持热插拔，并且每一个棒位探测器均设有独立电源开关，这样可以使得在整套检测装置不断电的情况下，利用某一棒位探测器上的独立电源开关将该棒位探测器切换到断电状态，此时对该棒位探测器进行插拔并不会对器件造成损坏，从而方便技术人员对棒位探测器进行插拔更换。

本发明实施例公开了另一种具体的测量冗余棒位检测装置，参见图3所示，相对于上一实施例，本实施例中通讯装置13可以包括：

用于通过RS422总线获取信息采集控制指令，并根据信息采集控制指令，产生探测器控制信号的CPU处理器131；

与CPU处理器131连接的用于根据探测器控制信号产生相应的探测器激励信号，并将探测器激励信号传输至M个棒位探测器以控制M个棒位探测器获取M个探测信号的探测器激励模块132；

通过CAN总线与棒位探测装置12连接的用于对M个探测信号进行一级信号处理，得到初次处理信号，并将初次处理信号传输至CPU处理器131，以利用CPU处理器131对初次处理信号进行二级信号处理得到M个深度位置信息的信号处理模块133。

更具体的，上述信号处理模块133可以包括：

用于对M个探测信号进行信号放大处理的差分放大器；

与差分放大器连接的用于对差分放大器输出的信号进行滤波处理的带通滤波器；

与带通滤波器连接的用于对带通滤波器输出的信号波形进行均方根值计算的有效值转换芯片；

与有效值转换芯片连接的用于对有效值转换芯片输出的信号进行模数转换处理，并将模数转换处理后得到的数字信号传输至CPU处理器131的模数转换电路。

具体的，上述差分放大器可以选用AD620芯片；带通滤波器可采用二阶巴特沃夫带通滤波器，中心频率为1.2kHz；有效值转换芯片可选用AD637BR芯片。

上述探测器激励模块132可以包括：

与CPU处理器131连接的用于获取CPU处理器131产生的包含有频率控制信号和电流控制信号的探测器控制信号，并在频率控制信号、电流控制信号以及采样反馈信号的共同控制下，产生特定波形的信号发生器；

与信号发生器连接的用于对特定波形进行滤波处理的滤波电路；

与滤波电路连接的用于根据滤波电路输出的信号，输出相应的正弦交流恒流信号，并将正弦交流恒流信号作为探测器激励信号输出至M个棒位探测器的恒流源电路；

分别与恒流源电路和信号发生器连接的用于对正弦交流恒流信号进行实时信号采样，以得到相应的电流采样信号，并将电流采样信号作为采样反馈信号反馈至信号发生器的采样反馈电路。

具体的，上述正弦交流恒流信号的电流值的范围为95至105毫安，频率范围为1190至1210Hz；上述信号发生器可以选用直接数字频率合成电路，即DDS。

进一步的，本实施例中的通讯装置13还可以包括：用于为该通讯装置13供电的电源模块；用于对该电源模块的输出电压进行监测的电压监测模块；以及用于对该电源模块的温度参数进行监测的温度监测模块。在实际应用中，上述电压监测模块和温度监测模块可以集成到同一个芯片中。例如，本实施例中可以利用ADT7411芯片同时对电源模块的输出电压和温度参数进行监测。

本发明实施例公开了又一种具体的测量冗余棒位检测装置，参见图4所示，本实施例中，通讯装置13还可以包括：

与棒位探测装置12连接的用于对N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量进行统计的统计模块134；

与统计模块134连接的用于当N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于预设数值时，生成报警提示信息的报警提示装置135。本实施例通过生成报警提示信息，以提醒技术人员对已出现故障的棒位探测器进行维修或更换，从而确保棒位探测装置12中能够正常工作的棒位探测器的数量不低于预设数值。上述报警提示装置135可以将相应的提示信息上传至上位机11，具体的，上述报警提示装置135可以包括：

用于当N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于预设数值时，生成相应的提示信息，并将提示信息发送到上位机11的信息生成单元；用于当N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于预设数值时，向外界发出语音报警信息的语音报警单元。

为了保证最终得到的棒位信息的精确度，本实施例中的预设数值可以设为较大的数值，比如设为9个或9个以上。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种测量冗余棒位检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种测量冗余棒位检测装置，其特征在于，包括：

用于产生信息采集控制指令的上位机；

包括N个棒位探测器并利用所述N个棒位探测器中能正常工作的M个棒位探测器分别对核反应堆中控制棒的深度位置进行探测的棒位探测装置；其中，N为不小于2的整数，M为大于1并且小于或等于N的整数；

与所述上位机和所述棒位探测装置均连接的并将根据M个探测信号得到的M个深度位置信息上传至所述上位机的通讯装置；

其中，所述通讯装置还包括：

与所述棒位探测装置连接的用于对所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量进行统计的统计模块；

与所述统计模块连接的用于当所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于预设数值时，生成报警提示信息的报警提示装置。

2.根据权利要求1所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，每一个所述棒位探测器上还均设有：

用于当该棒位探测器正常工作时才发出亮光的工作指示灯；

用于当该棒位探测器无法正常工作时才发出亮光的故障指示灯。

3.根据权利要求2所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，每一个所述棒位探测器还均包括：

用于计算所述控制棒下落时间的落棒时间计算模块。

4.根据权利要求3所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，所述通讯装置通过RS422总线与所述上位机连接，所述N个棒位探测器均通过支持热插拔的CAN总线与所述通讯装置连接。

5.根据权利要求4所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，每一个所述棒位探测器上还均设有：

用于对该棒位探测器的通电状态和断电状态进行切换的独立电源开关。

6.根据权利要求5所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，所述通讯装置包括：

用于通过所述RS422总线获取所述信息采集控制指令，并根据所述信息采集控制指令，产生探测器控制信号的CPU处理器；

与所述CPU处理器连接的用于根据所述探测器控制信号产生相应的探测器激励信号，并将所述探测器激励信号传输至所述M个棒位探测器以控制所述M个棒位探测器获取所述M个探测信号的探测器激励模块；

通过所述CAN总线与所述棒位探测装置连接的用于对所述M个探测信号进行一级信号处理，得到初次处理信号，并将所述初次处理信号传输至所述CPU处理器，以利用所述CPU处理器对所述初次处理信号进行二级信号处理得到所述M个深度位置信息的信号处理模块。

7.根据权利要求6所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，

所述信号处理模块包括：

用于对所述M个探测信号进行信号放大处理的差分放大器；

与所述差分放大器连接的用于对所述差分放大器输出的信号进行滤波处理的带通滤波器；

与所述带通滤波器连接的用于对所述带通滤波器输出的信号波形进行均方根值计算的有效值转换芯片；

与所述有效值转换芯片连接的用于对所述有效值转换芯片输出的信号进行模数转换处理，并将模数转换处理后得到的数字信号传输至所述CPU处理器的模数转换电路。

8.根据权利要求7所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，

所述探测器激励模块包括：

与所述CPU处理器连接的用于获取所述CPU处理器产生的包含有频率控制信号和电流控制信号的所述探测器控制信号，并在所述频率控制信号、所述电流控制信号以及采样反馈信号的共同控制下，产生特定波形的信号发生器；

与所述信号发生器连接的用于对所述特定波形进行滤波处理的滤波电路；

与所述滤波电路连接的用于根据所述滤波电路输出的信号，输出相应的正弦交流恒流信号，并将所述正弦交流恒流信号作为所述探测器激励信号输出至所述M个棒位探测器的恒流源电路；

分别与所述恒流源电路和所述信号发生器连接的用于对所述正弦交流恒流信号进行实时信号采样，以得到相应的电流采样信号，并将所述电流采样信号作为所述采样反馈信号反馈至所述信号发生器的采样反馈电路。

9.根据权利要求1所述的测量冗余棒位检测装置，其特征在于，所述报警提示装置包括：

用于当所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于所述预设数值时，生成相应的提示信息，并将所述提示信息发送到所述上位机的信息生成单元；

用于当所述N个棒位探测器中能够正常工作的棒位探测器的数量小于或等于所述预设数值时，向外界发出语音报警信息的语音报警单元。